Estudo de longa duração em Cerrado sensu stricto: entendendo as mudanças do clima e seus efeitos na fenologia e reprodução das plantas, serviços ecossistêmicos e a sua percepção pela sociedade

Abstract

O cerrado é uma vegetação tropical sazonal mega diversa, considerada um hotspot de conservação da biodiversidade. Apresenta diversas estratégias reprodutivas que interagem com os visitantes florais locais em função das condições climáticas. As mudanças climáticas estão alterando a fenologia reprodutiva de plantas de regiões extratropicais. Estudos de longa duração podem contribuir com previsões e tendências sobre a resiliência de comunidades, visto que são escassos nos tropicos. Esses efeitos também atingem a qualidade de vida e bem-estar humano, que ficam vulneráveis devido a diminuição dos serviços ecossistêmicos. O cerrado apresenta uma fenologia com padrão sazonal e a maioria das espécies tem reprodução cruzada, e polinização por animais. Desta maneira, a área remanescente de cerrado sensu stricto em Itirapina, interior de São Paulo foi utilizada como estudo de caso. Na área ocorre um monitoramento fenológico de longa duração e utilizamos 15 anos de dados de 2005 a 2019, para avaliar se a dependência de polinização biótica é um traço funcional importante que altera a resposta fenológica reprodutiva da comunidade ao longo do tempo e em relação às variáveis climáticas. Em seguida, através de uma revisão sistemática da literatura dos serviços ecossistêmicos das espécies vegetais e dos dados fenológicos de floração, descrevemos quais são esses benefícios e sua relação com a polinização, temporalidade e fenologia. Por fim, para contribuir no diálogo entre ciência e sociedade, utilizamos a ciência cidadã em conjunto com a fenologia para convidar e capacitar cidadãos para participarem na coleta de dados fenológicos e atividades de educação ambiental. Encontramos que a dependência de polinização biótica não é um gatilho para maiores alterações fenológicas, visto que os dois grupos diminuíram a duração das fenofases de floração e frutificação, e que há relação com as variáveis climáticas. A alteração na duração das flores e frutos foi detectada no final do ciclo reprodutivo, considerando que os grupos não apresentaram alterações no início e pico das fenofases reprodutivas. Porém, a duração mais curta não impactou o sucesso reprodutivo da comunidade, que se manteve estável ao longo dos 15 anos, com fruit-set aproximado de 70%. Ademais, o cerrado apresentou diversos serviços ecossistêmicos descritos na literatura, com foco no uso medicinal. Constatamos que a disponibilidade de recursos florais de 20 espécies das 31 analisadas apresentou mudanças, diminuindo ou aumentando a duração da floração e ou frutificação. O serviço de polinização mostrou-se de extrema importância para manter os cultivos agrícolas próximos, visto que encontramos alta dependência dos cultivos em relação à área natural. Isto porque, aproximadamente 60% dos cultivos próximos à área de cerrado dependem de polinizadores que estão presentes e são visitantes florais. Como resultado do terceiro capítulo, foi possível implementar a ciência cidadã no monitoramento de árvores do campus da UNESP de Rio Claro. Os voluntários demonstraram engajamento durante todo o período de coleta e os dados coletados apresentaram relação positiva significativa quando comparados com os dados coletados pelas pesquisadoras. Portanto, validamos o treinamento fenológico padronizado para capacitar cidadãos. Por fim, esta tese abordou os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável – ODS 4, 13 e 15 e contribui para conservação do cerrado, proporcionando subsídios para mitigação dos efeitos das mudanças climáticas em ecossistemas naturais savânicos, além de incentivar projetos de ciência cidadã e fenologia no Brasil.

The cerrado is a mega-diverse seasonal tropical vegetation, considered a biodiversity conservation hotspot. It presents various reproductive strategies that interact with local floral visitors based on climatic conditions. Climate change is altering the reproductive phenology of plants in extratropical regions. Long-term studies can contribute to predictions and trends on the resilience of communities, since they are scarce in the tropics. These effects also impact human quality of life and well-being, which become vulnerable due to the reduction in ecosystem services. The Brazilian savanna (cerrado) exhibits a seasonal phenology and most species exhibit cross-pollination, pollinated by animals. Hence, the remaining area of cerrado sensu stricto in Itirapina, in the interior of São Paulo, was used as a case study. Long-term phenological monitoring takes place in the area, and we used 15 years of data from 2005 to 2019 to assess whether dependence on biotic pollination is an important factor that alters the community phenological response over time and in relation to climatic variables. Following, through a systematic review of the literature on ecosystem services of plant species, we describe what these benefits are and their relationship with pollination, temporality, and phenology. Moreover, to contribute to the dialogue between science and society, we used citizen science in conjunction with phenology to invite and train citizens to participate in the collection of phenological data and environmental education activities. We found that dependence on biotic pollination is not a trigger for major phenological changes, since both groups decreased the duration of flowering and fruiting, with a relationship with climate variables. The shifts in the flowering and fruiting were detected at the end of the reproductive cycle, considering that the groups did not present changes in the onset and peak of reproductive phenophases. However, the shorter duration did not impact the reproductive success of the community, which remained resilient over the 15 years, with a fruit-set of approximately 70%. Furthermore, the cerrado presented several ecosystem services described in the literature, with a focus on medicinal use. We found that floral resources availability of 20 from the cerrado showed changes, decreasing or increasing the flowering and or fruiting duration. Several species were indicated as potential for restoration, and the pollination service proved to be extremely important for maintaining nearby agricultural crops, since we found a high dependence of crops on the natural area. This is because approximately 60% of crops near the cerrado area depends on pollinators that are present in the natural area. As a result of the third chapter, it was possible to implement a citizen science tree monitoring on the UNESP campus in Rio Claro. The volunteers demonstrated engagement throughout the data collection period, and was possible to validated the standardized phenological training to train citizens. Finally, this thesis addressed the Sustainable Development Goals - SDGs 4, 13 and 15 and contributes to the cerrado conservation, providing subsidies for mitigating the effects of climate change on natural savanna ecosystems, and to encouraging citizen science and phenology projects in Brazil.